西溪河聯(lián)補(bǔ)電站引水隧洞缺陷處理固結(jié)灌漿施工

羅 慶 松

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司,天津 301700)

西溪河聯(lián)補(bǔ)電站引水隧洞缺陷處理固結(jié)灌漿施工

羅 慶 松

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司,天津 301700)

結(jié)合西溪河聯(lián)補(bǔ)水電站引水隧洞工程的地質(zhì)條件，從灌漿強(qiáng)度指標(biāo)設(shè)計(jì)、施工控制標(biāo)準(zhǔn)、工藝流程、質(zhì)量檢查四方面，闡述了水泥漿液固結(jié)灌漿施工技術(shù)，達(dá)到了封閉引水隧洞周邊巖體滲水裂隙和通道、增強(qiáng)圍巖抗?jié)B性與穩(wěn)定性的目的。

引水隧洞，固結(jié)灌漿，抗?jié)B性

1 概述

西溪河聯(lián)補(bǔ)水電站是一座以發(fā)電為主的引水式電站，為西溪河流域水電規(guī)劃梯級電站的第三級。西溪河聯(lián)補(bǔ)水電站位于四川省涼山彝族自治州境內(nèi)的金沙江支流西溪河上，壩址位于布拖縣聯(lián)補(bǔ)鄉(xiāng)附近的西溪河峽谷段，廠址位于西溪河右岸地洛鄉(xiāng)境內(nèi)。工程距西昌市約180 km。電站共裝2臺65 MW水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)130 MW。樞紐建筑物主要由擋水閘壩引水系統(tǒng)、地面廠房及開關(guān)站等組成。

由于前期引水隧洞施工中存在缺陷，導(dǎo)致2008年水庫蓄水過程8+850附近溶洞位置被水擊穿，多處漏水。本次缺陷處理主要內(nèi)容為8+680～12+270內(nèi)的固結(jié)灌漿、回填灌漿施工。

2 地質(zhì)條件

引水隧洞沿西溪河右岸布置，隧洞沿線以斜坡地形為主，一般地面高程1 700 m～2 400 m。扯比(4號施工支洞)至廠房段，隧洞穿越河彎地塊分水嶺，地形呈臺階狀。線路最高點(diǎn)位于哈步黑容附近，海拔高程約2 395 m，上覆巖層厚一般在100 m～800 m之間。最低點(diǎn)位于首部拉木溝(高程1 717 m)溝內(nèi)，最小上覆巖層厚為56 m。

2.1 地層巖性

引水隧洞穿越地層有寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系，上覆第四系松散堆積物。自進(jìn)口至出口各地層分布情況如下：

1)雷口坡組(T2l)。

白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖夾砂巖和泥頁巖。分布于樁號0+000～X0+350 m和2+095 m～3+763 m。

2)銅街子組(T1t)。

含礫砂巖、粉砂巖和泥頁巖。分布于樁號X0+350 m～X0+827 m,1+612.30 m～2+095 m及3+763 m～3+874 m。

3)東川組(T1dc)。

泥巖、泥質(zhì)粉砂巖。分布于樁號X0+827 m～1+612.3 m及3+874 m～4+407.2 m。

4)宣威組(P2x)。

粘土巖、粉砂巖。分布于樁號4+407.2 m～4+466 m。

5)峨眉山組(P2e)。

玄武巖。分布于樁號4+466 m～7+376.8 m。

6)陽新組(P1y)。

灰?guī)r、泥灰?guī)r。分布于樁號7+376.8 m～9+446 m。

7)梁山組(P1l)。

砂巖、炭質(zhì)頁巖、泥巖及煤線等。分布于樁號9+446 m～9+500 m。

8)大路寨組(S2d)。

灰?guī)r、白云巖、頁巖、泥質(zhì)粉砂巖等。分布于樁號9+500 m～9+939.2 m。

9)嘶鳳崖組(S1s)。

石英砂巖、白云巖、灰?guī)r等。分布于樁號9+939.2 m～9+987.6 m。

10)黃葛溪組(S1h)。

灰?guī)r、白云巖等。分布于樁號9+987.6 m～12+142 m。

11)龍馬溪組(OSl)。

鈣泥質(zhì)頁巖、水云母粘土巖、粉砂巖、泥質(zhì)，夾少量薄層灰?guī)r。分布于樁號12+142 m～12+785 m。

12)寶塔組(O3b)。

生物碎屑粉晶灰?guī)r與水云母粘土巖互層。分布于樁號12+785 m～13+010 m。

13)巧家組(O2q)。

泥砂質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、泥巖等。分布于樁號13+010 m～13+237 m。

14)紅石崖組(O1h)。

砂巖、粉砂巖、粘土巖。分布于樁號13+237 m～13+554 m。

15)婁山關(guān)組(O∈l)。

白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r和石英砂巖。分布于樁號13+554 m～13+970.361 m。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)位于一個受南北向斷裂控制的構(gòu)造帶內(nèi)，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造形跡以近南北向的斷裂構(gòu)造為主，褶皺構(gòu)造次之。引水隧洞沿線分布的區(qū)域性斷裂有西溪河斷層的分支斷層(吞都斷層、土溝斷層)，西溪河向斜、哈烏背斜則分布于引水系統(tǒng)的首尾部。隧洞沿線規(guī)模較大的斷層有F1～F9,F211等斷層共10條。

3 固結(jié)灌漿目的

本次施工的目的是通過系統(tǒng)的、全斷面布置的固結(jié)灌漿，封閉引水隧洞周邊巖體滲水裂隙和通道，增強(qiáng)圍巖抗?jié)B性和長期滲透穩(wěn)定性，從而減免外水內(nèi)滲，防止引水隧洞圍巖發(fā)生水力滲透破壞，最大的發(fā)揮引水隧洞應(yīng)有的作用。

4 水泥漿液固結(jié)灌漿施工

4.1 灌漿強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)

灌漿后，要求檢查孔壓水試驗(yàn)透水率小于3 Lu，孔段合格率不少于85%，不合格孔段的滲透系數(shù)不超過設(shè)計(jì)規(guī)定的150%且不集中。

4.2 施工控制標(biāo)準(zhǔn)

按設(shè)計(jì)要求，灌漿施工按環(huán)間分序，環(huán)內(nèi)加密原則進(jìn)行。按Ⅰ序環(huán)Ⅰ序孔→Ⅰ序環(huán)Ⅱ序孔→Ⅱ序環(huán)Ⅰ序孔→Ⅱ序環(huán)Ⅱ序孔順序施工。開灌水灰比為2∶1，漿液比級分為2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1。因固結(jié)灌漿孔孔深都在5 m之內(nèi)，故采取純壓式全孔一次灌注的方式，灌漿壓力在2.0 MPa～2.5 MPa之間。

4.3 施工工藝

1)灌漿孔位布置。

按設(shè)計(jì)要求，灌漿孔采取梅花形分布，灌漿孔環(huán)間距分為2.0 m，2.5 m，3.0 m三種，每環(huán)有6個孔與8個孔兩種布置方式。

2)鉆孔方法。

a.本工程施工難點(diǎn)。本工程施工難點(diǎn)主要有三個：施工用水問題，因西溪河水質(zhì)不滿足灌漿施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施工隧洞附近沒有足夠水源，因此本次施工用水只能在隧洞內(nèi)找水施工，但是水量較小，不能滿足大功率鉆孔設(shè)備施工需要；施工時洞內(nèi)交叉作業(yè)、干擾極大。邊頂拱混凝土施工、掛網(wǎng)噴錨施工、灌漿施工同時進(jìn)行，造成洞內(nèi)交通中斷、施工用電緊張，不能滿足施工高峰期大規(guī)模上大功率機(jī)械設(shè)備的需要；施工工期緊，工程量大，造成施工進(jìn)度壓力極大。

b.鉆孔施工。開始施工時鉆孔設(shè)備選用的手風(fēng)鉆和70D型潛孔鉆造孔，但由于以上幾點(diǎn)困難，施工用水與施工用電不能得到有效保障，造成不能大規(guī)模使用這些鉆孔設(shè)備，故工期開始就得不到有效保證。還有個別洞段較狹窄，只有3 m左右，造成手風(fēng)鉆與70D型潛孔鉆兩種鉆機(jī)不能施工此部位5 m的固結(jié)灌漿孔。

項(xiàng)目部經(jīng)過考慮后決定引進(jìn)KHYD40A，KHYD75A型電動巖石鉆，該鉆機(jī)體積小，使用方便，鉆機(jī)可適用巖石硬度(普氏硬度系數(shù))f<10的范圍，比較適合本工程地質(zhì)巖性。該鉆機(jī)特點(diǎn)：鉆機(jī)可用鉆架配合，可水平向前或傾斜向上等任意方向鉆孔。采用濕式鉆孔水排粉，可改善操作者的勞動條件及延長鉆頭的使用壽命，鉆孔中噪聲較小；鉆機(jī)在作業(yè)中，只須操縱手輪，鉆機(jī)即可自行推進(jìn)和快速退回，操作方便、簡單易學(xué)。

更主要的原因是該鉆機(jī)功率較小，電機(jī)額定輸出功率分2 kW與3 kW兩種，并且用水量不大，因此可以在水源不夠與用電緊張的條件下大量使用此鉆孔設(shè)備，既解決了施工中的難題又滿足工期的需要。

KHYD40A,KHYD75A型電動巖石鉆機(jī)參數(shù)見表1。

表1 KHYD40A,KHYD75A型電動巖石鉆機(jī)參數(shù)表

3)灌漿方法。

按照“圍、擠、壓”的原則施工，先將灌漿區(qū)外圈圍住，再在中間插孔灌漿擠密，逐序進(jìn)行。施工順序?yàn)椋恒@機(jī)對中固定→鉆進(jìn)第一段→鉆孔沖洗→測量孔深→裂隙沖洗→簡易壓水→灌漿。在吃漿量大的部位使用了水泥砂漿進(jìn)行灌注，砂漿的技術(shù)要求為：開灌時無回漿或升不起壓力灌注砂漿，加砂量為10%。

4)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率不大于1 L/min時，連續(xù)灌注30 min灌漿可以結(jié)束。

4.4 質(zhì)量檢查及成果分析

1)質(zhì)量檢查。共完成36個單元的質(zhì)量檢查孔，我部完成的施工范圍內(nèi)的所有單元固結(jié)灌漿檢查孔由第三方進(jìn)行施工。共完成壓水試驗(yàn)322段，透水率在0.08 Lu～2.84 Lu之間，均小于3 Lu的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)取4個單元壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表2。

2)成果分析。本工程共完成灌漿孔5 322個，灌漿工程量22 831.65 m，灌漿孔平均單位注灰量為195.451 kg/m，對各孔進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中Ⅰ序孔單位注灰量為245.19 kg/m，Ⅱ序孔單位注灰量142.122 kg/m，固結(jié)灌漿注灰率逐序遞減，Ⅱ序孔單位注灰量比Ⅰ序孔遞減42.035%，合乎灌漿一般規(guī)律。

表2 壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

5 結(jié)語

西溪河聯(lián)補(bǔ)水電站引水隧洞缺陷處理固結(jié)灌漿工程我部完成固結(jié)灌漿單元36個，所施工單元全部合格，其中優(yōu)良單元34個，優(yōu)良率為91.18%。該電站在引水隧洞缺陷處理完成后2個月 左右進(jìn)行了單機(jī)與雙機(jī)72 h甩負(fù)荷試驗(yàn)，順利發(fā)電。在工程工作面狹窄，工期緊張情況下采取了合適的施工工藝和施工機(jī)具，確保了工程的順利進(jìn)行，為今后類似工程取得了一些可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

Xixi river Lianbu hydropower station diversion tunnel defects treated the consolidation grouting construction

Luo Qingsong

(ChinaHydropowerFoundationBureauCo.,Ltd,Tianjin301700,China)

Combining with diversion tunnel engineering geology conditions of Xixi river Lianbu hydropower station,starting from four aspects of grouting strength index design,construction control criteria,technological procedures and quality examination,the paper describes cement slurry consolidation grouting technologies. As a result,it achieves the goals of closing diversion tunnel surrounding rock seepage cracks and channels and strengthening surrounding rock anti-seepage and stability performance as well.

diversion tunnel,consolidation grouting,anti-permeability

2015-10-17

羅慶松(1981- )，男,工程師

1009-6825(2015)36-0183-03

U455.49 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

A